KR100530944B1 - Separation of c2f6 from cf4 by adsorption on activated carbon - Google Patents
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Abstract
본 발명은 CF4 함유 기체, 바람직하게는 F2와 탄소의 반응에 의해 생성된 CF4 로부터 불순물로서 C2F6를 제거하는 개선된 방법에 관한 것이다. 상기 개선된 방법은The present invention relates to an improved process for removing C 2 F 6 as impurities from CF 4 produced by the reaction of a CF 4 containing gas, preferably F 2 with carbon. The improved method
상기 C2F6 불순물을 함유하는 CF4 함유 기체를 흡착제 층에서 43 내지 55의 CCl4 활성 계수를 갖는 활성탄과 접촉시켜서 상기 C2F6 불순물의 흡착을 실시하는 단계; 및Contacting the CF 4 containing gas containing the C 2 F 6 impurities with activated carbon having a CCl 4 activity coefficient of 43 to 55 in the adsorbent layer to perform adsorption of the C 2 F 6 impurities; And
상기 흡착제 층으로부터 유출물 내의 정제된 CF4 생성물을 회수하는 단계Recovering the purified CF 4 product in the effluent from the adsorbent bed
를 포함한다.It includes.
Description
역사적으로, 집적 회로의 제조에서 실리카를 에칭(etching)하는 데 사용되는 고순도 CF4는, 탄소의 직접적인 불소화에 의해 유도되고 있다. C2F6와 같은 불순물의 제거를 포함하는 형성된 CF4 기체의 정제는 NaX(13X)와 같은 제올라이트 층을 사용하는 온도 스윙 흡착(temperature swing adsorption)에 의해 실시되고 있다. CF4는 13X 제올라이트 상에서 C2F6와 함께 동시 흡착된다. 상기 제올라이트 층이 C2F6로 포화될 때, N2 퍼지가 흡착제 층으로부터 동시 흡착된 CF4 일부를 회수하기 위해서 소모된 흡착제 층을 통과하게 된다. C2F6보다 덜 강하게 흡착되어 있는 CF4는 먼저 N2 퍼지 기체 내로 탈착되어 나오고, 이어서 C2F6가 탈착된다. 탈착된 CF 4 및 소량의 탈착된 C2F6를 함유하는 N2 퍼지 기체는, 이 유출물 내의 C2F 6 농도가 CF4/N2 혼합물 내의 허용 불가능한 수준으로 상승할 때까지, 13X 제올라이트의 제2 층을 통과하게 된다. 이러한 공정을 통해서, 유출물 내의 C2F6 농도가 너무 높아지기 이전에 동시 흡착된 CF4의 절반 가량이 회수될 수 있다.Historically, high purity CF 4 , which is used to etch silica in the manufacture of integrated circuits, has been induced by direct fluorination of carbon. Purification of the formed CF 4 gas, including the removal of impurities such as C 2 F 6 , is carried out by temperature swing adsorption using a zeolite layer such as NaX (13X). CF 4 is co-sorbed with C 2 F 6 on 13X zeolite. When the zeolite layer is saturated with C 2 F 6 , the N 2 purge passes through the spent adsorbent bed to recover a portion of co-adsorbed CF 4 from the adsorbent bed. CF 4 , which is less strongly adsorbed than C 2 F 6 , is first desorbed into the N 2 purge gas and then C 2 F 6 is desorbed. N 2 purge gas containing desorbed CF 4 and a small amount of desorbed C 2 F 6 was subjected to 13X zeolite until the C 2 F 6 concentration in this effluent rose to an unacceptable level in the CF 4 / N 2 mixture. Will pass through the second layer of. Through this process, about half of the co-adsorbed CF 4 can be recovered before the C 2 F 6 concentration in the effluent becomes too high.
불화탄소 기체의 분리에 관한 대표적인 특허로는 다음과 같은 것들이 있다.Representative patents for the separation of fluorocarbon gas include the following.
미국 특허 제6,187,077호에는 NF3, CHF3 및 N2 중 적어도 하나와 SF6 를 함유하는 기체로부터 CF4 및 C2F6 중 적어도 하나를 분리하는 공정이 개시되어 있다. 상기 공정은 (1) 다양한 불순물을 함유하는 공급원료 스트림을 유리질 막에 통과시켜서 SF6와 CF4 및 C2F6 중 적어도 하나가 농후한 보유물 스트림을 생성시키는 단계, 및 (2) SF6를 흡착시켜서 CF4 및 C2F6 중 적어도 하나가 농후한 생성물 스트림을 생성시키기에 효과적인 흡착제와 상기 보유물 스트림을 접촉시키는 단계를 포함한다. 대표적인 흡착제로는 제올라이트, 바람직하게는 X 타입 제올라이트, 활성탄, 예를 들면 BPL(데이터 시이트는 60~65의 CCl4 활성을 나타낸다), PCB(데이터 시이트는 60의 CCl4 활성을 나타낸다), BAC, F-300, F-400, BPL, RB2(데이터 시이트는 65의 CCl4 활성을 나타낸다)가 포함되는데, 바람직한 활성탄 중에는 PCB가 특히 바람직하다. 상기 특허에는 중합체 흡착제 수지 및 탄소 분자체도 개시되어 있다.US 6,187,077 discloses a process for separating at least one of CF 4 and C 2 F 6 from a gas containing SF 6 and at least one of NF 3 , CHF 3 and N 2 . The process comprises (1) passing a feedstock stream containing various impurities through a glassy membrane to produce a retentate stream rich in SF 6 and at least one of CF 4 and C 2 F 6 , and (2) SF 6 Adsorbing to contact the retentate stream with an adsorbent effective to produce a product stream rich in at least one of CF 4 and C 2 F 6 . Representative adsorbents include zeolites, preferably X-type zeolites, activated carbon such as BPL (data sheet exhibits CCl 4 activity of 60-65), PCB (data sheet exhibits CCl 4 activity of 60), BAC, F-300, F-400, BPL, RB2 (data sheet exhibits CCl 4 activity of 65), of which PCB is particularly preferred. The patent also discloses polymer adsorbent resins and carbon molecular sieves.
미국 특허 제5,523,499호에는 CClF3 및 CHF3 불순물로 오염된 C2F6 을 흡착에 의해 정제하는 공정이 개시되어 있다. 불순물로 오염된 C2F6 기체는 제올라이트 분자체 및 활성탄을 포함하는 흡착제와 접촉하게 된다. 바람직한 활성탄, 예컨대 BPL(Calgon Corporation 제품) 및 Type UU(Barneby 및 Sutcliffe Corp. 제품)는 4~325 메쉬의 입자 크기를 갖는다.US Pat. No. 5,523,499 discloses a process for the purification of C 2 F 6 contaminated with CClF 3 and CHF 3 impurities by adsorption. C 2 F 6 gas contaminated with impurities is brought into contact with an adsorbent comprising zeolite molecular sieve and activated carbon. Preferred activated carbons such as BPL from Calgon Corporation and Type UU from Barneby and Sutcliffe Corp. have particle sizes of 4 to 325 mesh.
일본 특허 출원 제54-62867호(공개 제55-154925호)에는 불순물로서 CF3Cl를 함유하는 CF4를 정제하는 공정이 개시되어 있다. 이 공정은 기체 스트림을 레이저 조사하는 단계, 및 불소 화합물 내의 광자를 흡수하여 CFCl3을 C2F6 및 Cl2로 전환시키는 단계를 포함한다. 이어서, C2F6는 증류 또는 흡착을 통해 제거한다.Japanese Patent Application No. 54-62867 (Publication 55-154925) discloses a process for purifying CF 4 containing CF 3 Cl as an impurity. The process includes laser irradiation of the gas stream and absorption of photons in the fluorine compound to convert CFCl 3 to C 2 F 6 and Cl 2 . C 2 F 6 is then removed via distillation or adsorption.
해당 산업 기술 분야에서는 주어진 컬럼 크기에 대하여 긴 작동 시간(long onstream time)을 허용하는 흡착제가 요구되고 있으며, CF4 생성물을 제외한 다른 불화탄소 불순물에 대하여 보다 높은 선택성을 갖는 흡착제가 요구되고 있다. 이러한 개선된 흡착제는 CF4 회수율을 향상시킨다.There is a need in the industry for adsorbents that allow long onstream time for a given column size, and an adsorbent with higher selectivity for other fluorocarbon impurities other than CF 4 products. This improved adsorbent improves CF 4 recovery.
본 발명은 CF4 함유 기체, 바람직하게는 F2와 탄소 간의 반응에 의해 생성된 CF4로부터 불순물로서 C2F6를 제거하기 위한 개선된 방법에 관한 것이다. 이 개선된 방법은The present invention relates to an improved process for removing C 2 F 6 as impurities from CF 4 containing gases, preferably CF 4 produced by the reaction between F 2 and carbon. This improved method
상기 CF4 함유 기체를 흡착제 층에서 43~55의 CCl4 활성 계수를 갖는 활성탄과 접촉시켜서 상기 C2F6 불순물의 선택적인 흡착을 실시하는 단계; 및Contacting the CF 4 containing gas with activated carbon having a CCl 4 activity factor of 43 to 55 in an adsorbent layer to effect selective adsorption of the C 2 F 6 impurities; And
상기 흡착제 층으로부터 유출물 내의 정제된 CF4 생성물을 회수하는 단계Recovering the purified CF 4 product in the effluent from the adsorbent bed
를 포함한다. It includes.
상기 방법의 유의적인 이점으로는Significant advantages of the method include
플루오로카본 불순물로 오염된 CF4 함유 기체 스트림으로부터 불순물을 제거할 수 있다는 점,That impurities can be removed from a CF 4 containing gas stream contaminated with fluorocarbon impurities,
CF4의 비가역적 흡착으로 실질적인 손실량 없이 오염물 C2F6를 선택적으로 흡착할 수 있댜는 점,Irreversible adsorption of CF 4 allows the selective adsorption of contaminants C 2 F 6 without substantial loss,
흡착 공정에서 긴 작동 시간을 제공할 수 있다는 점, 및Can provide a long operating time in the adsorption process, and
CF4 생성물로부터 플루오로카본 불순물의 효과적인 제거를 달성할 수 있다는 점Effective removal of fluorocarbon impurities from CF 4 products can be achieved
이 포함된다.This includes.
사불화탄소는 탄소의 직접적인 불소화에 의해 생성된다. 그 공정에서는 많은 불순물을 함유하여 제거되어야 하는 반응 생성물이 생성된다. 반응 생성물 내의 다양한 불순물로는 미반응된 불소, HF, SF6 및 불화탄소(예, CHF3 및 C2F 6)가 포함된다. 불순물 C2F6는 탄소와 F2의 불완전 반응으로 인하여 생성된다. 전형적인 CF4 공급원료 기체 농도는 CF4 내에 500 ppm 내지 5000 ppm의 C2F6를 갖는데, 이 C2F6는 상업적 고순도 CF4를 위해 0.5 ppm 미만으로 감소되어야 한다.Carbon tetrafluoride is produced by direct fluorination of carbon. The process produces a reaction product that contains many impurities and must be removed. Various impurities in the reaction product include unreacted fluorine, HF, SF 6 and carbon fluorides (eg CHF 3 and C 2 F 6 ). Impurity C 2 F 6 is produced due to incomplete reaction of carbon with F 2 . Typical CF 4 feed gas concentrations gatneunde the C 2 F 6 of 500 ppm to 5000 ppm in the CF 4, a C 2 F 6 is to be reduced to less than 0.5 ppm for commercial high purity CF 4.
CF4 기체 스트림으로부터 오염물 C2F6를 제거하여 상업적 고순도 CF4 를 생성시키는 공정은 기체 스트림을, 43~55의 CCl4 활성 계수를 갖는 활성탄과 접촉시킴으로써 달성된다. 활성탄의 결합력이 43의 CCl4 활성 계수 이하라면, 그때 C2F6 의 일부는 접착제 층을 통과하여 CF4 생성물을 오염시킬 수 있다. CCl4 활성 계수가 55 이상이라면, 활성탄의 결합력이 너무 높아서 CF4 생성물은 활성탄의 흡착제 층 내에 비가역적으로 보유될 수 있다. 그러한 활성 수준은 C2F6 흡착 용량(adsorption capacity)을 25~30℃의 온도에서 0.15 mmole C2F6/g 활성탄(mmole C2F6 /g), 바람직하게는 0.02 이상 mmole C2F6/g, 가장 바람직하게는 0.025 이상 mmol C2F 6/g으로서 허용한다.The process of removing contaminants C 2 F 6 from the CF 4 gas stream to produce commercial high purity CF 4 is achieved by contacting the gas stream with activated carbon having a CCl 4 activity factor of 43-55. If the binding force of the activated carbon is below the CCl 4 activity factor of 43, then some of the C 2 F 6 may pass through the adhesive layer to contaminate the CF 4 product. If the CCl 4 activity coefficient is 55 or more, the binding power of activated carbon is so high that the CF 4 product may be irreversibly retained in the adsorbent layer of activated carbon. Such activity levels are characterized by a C 2 F 6 adsorption capacity of 0.15 mmole C 2 F 6 / g activated carbon (mmole C 2 F 6 / g), preferably at least 0.02 mmole C 2 F at a temperature of 25-30 ° C. 6 / g, most preferably at least 0.025 mmol C 2 F 6 / g.
흡착제의 사염화탄소 활성은 흡착제의 중력 포화 용량(gravimetric saturation capacity)을 측정하는 표준 측정(ASTM 시험 방법 D3467-99)이다. 사염화탄소(CCl4) 활성은, 활성탄이 그러한 ASTM 시험 방법에 열거되어 있는 조건 하에 CCl4에 의해 포화되었을 때, 활성탄 샘플에 의해 흡착된 CCl4 중량 대 샘플의 중량의 비율(%)로서 본 명세서에 정의되어 있으며, 또한 본명세서에 참고 인용되어 있다. 최근에는 CCl4 활성의 사용이 흡착제 상에서 부탄 흡착의 특성화로 대체되고 있다. 부탄 활성은 CCl4 활성과 동등하고, CCl4 활성에 대하여 다음과 같은 방정식으로 표시된다.Carbon tetrachloride activity of the adsorbent is a standard measurement (ASTM test method D3467-99) that measures the gravimetric saturation capacity of the adsorbent. Carbon tetrachloride (CCl 4 ) activity is referred to herein as the ratio of the weight of the sample to the weight of CCl 4 adsorbed by the activated carbon sample (%) when the activated carbon is saturated with CCl 4 under the conditions listed in such ASTM test method. Defined and also incorporated by reference in this specification. Recently, the use of CCl 4 activity has been replaced by the characterization of butane adsorption on adsorbents. Butane activity is equivalent to CCl 4 activity and is expressed by the following equation for CCl 4 activity.
부탄 활성 = CCl4 활성/2.52Butane Activity = CCl 4 Activity / 2.52
따라서, 상응하는 CCl4 활성은 흡착제의 부탄 부탄 활성에 2.52를 곱하여 얻을 수 있다.Thus, the corresponding CCl 4 activity can be obtained by multiplying the butane butane activity of the adsorbent by 2.52.
불순물 C2F6의 제거시에 사용하기 적합한 활성탄은 전형적으로 직경이 0.5~3 mm인 입자 크기 범위를 갖는다.Activated carbon suitable for use in the removal of impurity C 2 F 6 typically has a particle size range of 0.5 to 3 mm in diameter.
흡착 층으로 유입되는 공급원료의 유입 온도는 0~100℃ 범위이고, 흡착 층으로 유입되는 공급원료의 유입 압력은 1~20 atm 절대압 범위이다. 바람직한 작동 온도는 20~50℃ 범위이고, 바람직한 작동 압력은 2~10 atm 범위이다.The inlet temperature of the feedstock entering the adsorption bed is in the range of 0-100 ° C, and the inlet pressure of the feedstock entering the adsorption bed is in the range of 1-20 atm absolute pressure. Preferred operating temperatures range from 20 to 50 ° C., and preferred operating pressures range from 2 to 10 atm.
재사용하기 위한 소모된 활성탄 층의 재생 공정은 일반적으로 인지되는 절차에 따라 실시할 수 있다. 탈착은 압력 0.1~2 atm 절대압 및 온도 50~300℃에서 달성할 수 있다. 따라서, 이러한 공정은 열 스윙 및 압력 스윙 흡착/탈착 공정에 모두 적합하다. 열 스윙 흡착을 이용하는 상기 소모된 활성탄 층의 재생 공정은 퍼지로서 비반응성 기체의 사용을 허용한다. 이러한 기체로는 N2, Ar, He, H2 및 이들의 혼합물이 포합된다.The regeneration process of the spent activated carbon layer for reuse can be carried out according to generally recognized procedures. Desorption can be achieved at pressures of 0.1 to 2 atm absolute and temperatures of 50 to 300 ° C. Thus, this process is suitable for both thermal swing and pressure swing adsorption / desorption processes. The regeneration process of the spent activated carbon layer using thermal swing adsorption allows the use of non-reactive gases as a purge. Such gases include N 2 , Ar, He, H 2 and mixtures thereof.
43 내지 55의 사염화탄소 흡착 용량을 갖는 흡착제가 CF4보다 C2F6에 대하여 우선적으로 선택성을 갖긴 하지만, 흡착시 CF4의 일부가 손실되는 일이 발생한다. 흡착제 층에서 활성탄에 의해 흡착된 CF4의 적당한 회수는 소모된 활성탄 층에 퍼지 기체를 통과시킴으로써 달성할 수 있다. CF4가 C2F6에 우선하여 퍼지 기체 내로 탈착되어 나온다. 퍼지 기체로부터 잔류 C2F6을 제거하기 위해서, 소모된 기체로부터 유래한 퍼지 기체는 새로운 활성탄 층에 통과하게 되는데, 이 새로운 활성탄 층에서는 잔류 C2F6가 흡착된다. CF4의 향상된 회수율이 달성된다. 압력 균일화 단계를 이용한 복수개 층을 사용하면, 회수율이 개선될 수 있다.43. The adsorbent having a carbon tetrachloride adsorption capacity of up to 55 gatgin preferential selectivity with respect to C 2 F 6 than CF 4, however, occurs when CF 4 being part of the suction is lost. Proper recovery of CF 4 adsorbed by activated carbon in the adsorbent layer can be achieved by passing purge gas through the spent activated carbon layer. CF 4 desorbs into the purge gas in preference to C 2 F 6 . To remove residual C 2 F 6 from the purge gas, the purge gas from the spent gas is passed through a new layer of activated carbon, where the residual C 2 F 6 is adsorbed. Improved recovery of CF 4 is achieved. By using a plurality of layers using a pressure homogenization step, the recovery can be improved.
하기 실시예는 본 발명의 바람직한 실시양태를 예시하기 위해 제공된 것으로, 본 발명의 영역을 제한하기 위한 것이 아니다.The following examples are provided to illustrate preferred embodiments of the invention and are not intended to limit the scope of the invention.
실시예 1Example 1
활성탄 상에서 CFCF on activated carbon 44 의 선택적 흡착Selective adsorption of
CF4로부터 C2F6를 제거하기 위한 다양한 활성탄의 유효성을 측정하기 위해서, 퍼시픽 액티베이티드 카본(Pacific Activated Carbon)(CCl4 활성 계수가 45임) 198 g을 길이가 3 피트 또는 약 1 미터인 1" 직경의 컬럼 내로 충전하였다. 공급원료 CF4 기체를 컬럼에 통과시키고, 컬럼으로부터 유래한 유출물을 기체 크로마토그래피(GC)로 CF4 농도(%)와 C2F6 농도(ppm)에 대하여 분석하였다.To determine the effectiveness of various activated carbons to remove C 2 F 6 from CF 4 , 198 g of Pacific Activated Carbon (CCl 4 activity factor of 45) is 3 feet or about 1 meter in length. Was charged into a 1 "diameter phosphorus. Feedstock CF 4 gas was passed through the column, and the effluent from the column was subjected to gas chromatography (GC) to CF 4 concentration (%) and C 2 F 6 concentration (ppm). Was analyzed.
초기에, 퍼시픽 액티베이티드 카본(CCl4 활성 계수가 45임)로 충전된 컬럼을 CF4로 포화시키고, 온도를 일정하게 하였다. 이어서, CF4 내의 C2F6 1000 ppm 및 SF6 300 ppm를 함유하는 기체 혼합물을 100 sscm으로 대기압 및 25~30℃에서 작동하는 컬럼에 통과시켰다. 컬럼으로부터 유래한 유출물을 돌파점(breakthrough)이 존재할 때까지 매 3분 마다 분석하였다. 돌파점 시간은 C2F6가 GC에 의해 유출물 내에서 3 ppm으로 검출되는 시간으로서 정의하였다. 작동한지 20.0 시간이 지난 후, C2F6 돌파점이 관찰되었다. 이는 돌파점에서 퍼시픽 액티베이티드 카본의 C2F6 용량 0.026 mmole C2F6/g과 일치한다.Initially, the column packed with Pacific Activated Carbon (CCl 4 activity coefficient of 45) was saturated with CF 4 and the temperature was kept constant. A gas mixture containing 1000 ppm C 2 F 6 and 300 ppm SF 6 in CF 4 was then passed through a column operating at 100 sscm at atmospheric pressure and 25-30 ° C. Effluent from the column was analyzed every 3 minutes until there was a breakthrough. Breakthrough time was defined as the time at which C 2 F 6 was detected at 3 ppm in the effluent by GC. After 20.0 hours of operation, a C 2 F 6 breakthrough was observed. This is consistent with a C 2 F 6 capacity of 0.026 mmole C 2 F 6 / g of Pacific activated carbon at breakthrough.
실시예 2Example 2
퍼시픽 액티베이티드 카본으로부터 CFCF from Pacific Activated Carbon 44 의 선택적 탈착Selective removal of
실시예 1에서 C2F6 돌파점 경과한 직후, 공급원료 기체를 100 sscm의 N2 흐름으로 전환하여 상기 퍼시픽 액티베이티드 카본 층의 탈착을 실시하였다. 컬럼을 탈착 동안 주위 온도에서 작동시켰다. 퍼시픽 액티베이티드 카본으로부터 CF4의 초기 탈착 동안, 퍼지 기체 내의 불순물의 수준은 C2F6를 40 ppm으로 일정하게 보유하였다. 106 분 동안 퍼지 처리한 후, N2 내의 CF4 농도는 10% 이하로 강하되었는데, 이때 탈착을 중지하였다.Immediately after the C 2 F 6 breakthrough in Example 1, the feedstock gas was switched to an N 2 flow of 100 sscm to desorb the Pacific activated carbon layer. The column was operated at ambient temperature during desorption. During the initial desorption of CF 4 from Pacific Activated Carbon, the level of impurities in the purge gas consistently retained C 2 F 6 at 40 ppm. After purging for 106 minutes, the concentration of CF 4 in N 2 dropped below 10%, at which time desorption was stopped.
N2 내의 탈착된 CF4는 중래의 수단, 예를 들면 CF4/N2 혼합물을 제2 활성탄 컬럼에 통과시켜서 C2F6를 제거하고, 극저온으로 퍼지 N2로부터 분리하는 수단에 의해 회수할 수 있었다.Desorbed CF 4 in N 2 can be recovered by conventional means, such as by passing the CF 4 / N 2 mixture through a second activated carbon column to remove C 2 F 6 and to separate it from the purge N 2 at cryogenic temperatures. Could.
실시예 3Example 3
13X 제올라이트에 의한 CFCF with 13X Zeolite 44 의 선택적 흡착Selective adsorption of
퍼시픽 액티베이티드 카본 대신에 흡착제로서 13X(CCl4 활성 계수가 38임) 278 g을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 절차를 반복하였다. SF6 및 C2F6 모두에 의해 오염된 CF4 공급원료 기체를 사용하였으며, 돌파점은 13.0 시간이 경과한 후에 관찰되었다. 이는 C2F6 용량 0.012 mmole C2F6/g과 일치한다.The procedure of Example 1 was repeated except that 278 g of 13X (CCl 4 activity coefficient was 38) was used as the adsorbent instead of Pacific Activated Carbon. A CF 4 feedstock gas contaminated with both SF 6 and C 2 F 6 was used and breakthrough was observed after 13.0 hours. This is consistent with a C 2 F 6 dose of 0.012 mmole C 2 F 6 / g.
실시예 4Example 4
13X 제올라이트로부터 CFCF from 13X zeolite 44 회수 collection
실시예 3에서 사용된 컬럼 상에서 실시예 2와 유사한 CF4 회수 실험을 수행하였다. 질소를 상기 제올라이트 층에 통과시키고, 60분 경과한 후, N2 내의 CF4 농도는 10% 이하로 강하되었다. 이 지점에서 탈착을 중지하였다. 질소 내의 C2F6 농도는 60 ppm로 관찰되었는데, CF4 회수를 위한 탈착 단계의 종료 시점에서 점차적으로 285 ppm까지 상승하였다.A CF 4 recovery experiment similar to Example 2 was performed on the column used in Example 3. Nitrogen was passed through the zeolite layer and after 60 minutes, the concentration of CF 4 in N 2 dropped to 10% or less. Desorption was stopped at this point. A concentration of C 2 F 6 in nitrogen was observed at 60 ppm, gradually increasing to 285 ppm at the end of the desorption step for CF 4 recovery.
실시예 5Example 5
Barneby-Sutcliffe 타입 205A 활성탄 상에서 CFCF on Barneby-Sutcliffe Type 205A Activated Carbon 44 의 흡착Adsorption of
상이한 활성탄을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1의 절차를 반복하였다. 돌파점 실험은 53의 CCl4 활성 계수를 갖는 Barneby-Sutcliffe 타입 205A 활성탄 흡착제를 사용하여 동일한 조건 하에 수행하였다. 돌파점 곡선으로부터 측정된 C2F6 용량은 0.16 mmole C2F6/g이었다. 타입 205A 활성탄의 활성 밀도는 기본적으로 퍼시픽 액티베이티드 카본의 것(0.5 g/cc)과 동일하다.The procedure of Example 1 was repeated except that different activated carbons were used. Breakthrough experiments were performed under the same conditions using a Barneby-Sutcliffe type 205A activated carbon adsorbent with a CCl 4 activity coefficient of 53. The C 2 F 6 dose measured from the breakthrough curve was 0.16 mmole C 2 F 6 / g. The active density of type 205A activated carbon is basically the same as that of Pacific activated carbon (0.5 g / cc).
실시예 6Example 6
CC 22 FF 66 용량 대 CCl Capacity vs CCl 44 활성에 관한 곡선 Curve about activity
흡착 mmole C2H6/g 활성탄 대 활성탄의 CCl4 활성에 관한 플롯은 상기 실시예의 결과들에 근거하여 작도하였으며, 도 1에 설명되어 있다.Plots for CCl 4 activity of adsorption mmole C 2 H 6 / g activated carbon versus activated carbon are plotted based on the results of the above examples and are illustrated in FIG. 1.
플롯에서의 결과들은 하나의 놀라운 결과를 보여준다. 흡착제의 C2F6 용량은 활성 계수가 적어도 43 내지 55인 바람직한 범위에 속하는데, 상기 활성 계수는 44 내지 50인 것이 바람직하고, 최적 CCl4 활성 계수는 약 45이다. 이는 당업자라면 흡착제의 포화 용량이 크면 클수록 C2F6 용량이 더욱 더 커질 것으로 예상하고 있었기 때문에 예기하지 못한 결과이다. 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 높은 C2F6 용량을 갖는 활성탄은 동일하게 높은 CF4 용량을 갖지 않는다. 0.015 mmole C2F6 /g 활성탄의 활성 수준, 바람직하게는 약 0.02 내지 약 0.03 mmole C2F6/g 활성탄의 활성 수준은 CF4가 유출물 내에 함유되어 통과하도록 허용하고, C2F6로 인한 실질적 오염 없이 활성탄으로부터 퍼지 처리함으로써 유의적인 수준의 회수율을 허용한다.The results in the plot show one surprising result. The C 2 F 6 capacity of the adsorbent falls within the preferred range with an activity coefficient of at least 43 to 55, with an activity coefficient of 44 to 50, with an optimal CCl 4 activity coefficient of about 45. This is unexpected because those skilled in the art expected that the larger the saturation capacity of the adsorbent, the larger the C 2 F 6 capacity would be. As can be seen from the data, activated carbon with high C 2 F 6 capacity does not have equally high CF 4 capacity. The activity level of 0.015 mmole C 2 F 6 / g activated carbon, preferably from about 0.02 to about 0.03 mmole C 2 F 6 / g activated carbon, allows CF 4 to be contained in the effluent and pass through, and C 2 F 6 The purge treatment from activated charcoal without substantial contamination due to permits significant levels of recovery.
상기 실시예들을 요약하자면, 45의 CCl4 활성 계수를 갖는 퍼시픽 액티베이티드 카본은 38의 CCl4 활성 계수를 갖는 제올라이트 13X 및 53의 CCl4 활성 계수를 갖는 Barneby-Sutcliffe 활성탄 모두보다 성능상 능가하였다는 것을 명백히 알 수 있다. 그러나, Barneby-Sutcliffe 활성탄은 일부 용도의 경우에 C2F6를 제거하기에 충분한 활성 계수를 갖는다. 실시예 1과 실시예 3을 비교하면, 퍼스픽 액티베이티드 카본은 mmole C2F6/g에 기초하여 13X와 비교했을 때 2배 이상의 C2F 6 용량을 갖는 것으로 나타나고 있다. 또한, 충전 밀도(packing density) 차로 인하여, 상기 퍼시픽 액티베이티드 카본은 13X보다 CF4로부터 C2F6를 제거하는 데 > 50%의 보다 긴 작동 시간을 허용하기도 한다. 더구나, 이러한 퍼시픽 액티베이티드 카본은 잔류 불순물 SF6를 13X보다 훨씬 더 강력하게 흡착한다.In summary of the above embodiment, the Pacific aekti Bay suited carbon having a CCl 4 activity factor of 45 is the performance surpasses than the Barneby-Sutcliffe activated carbon both with zeolite 13X and 53 of CCl 4 activity coefficient having a CCl 4 activity factor of 38 It is clear that. However, Barneby-Sutcliffe activated carbon has a coefficient of activity sufficient to remove C 2 F 6 in some applications. Comparing Example 1 with Example 3, the active activated carbon has been shown to have a C 2 F 6 capacity of at least twice as compared to 13X based on mmole C 2 F 6 / g. In addition, due to the packing density difference, the Pacific Activated Carbon also allows longer operating times of> 50% to remove C 2 F 6 from CF 4 than 13X. Moreover, these Pacific activated carbons adsorb the residual impurity SF 6 even more strongly than 13X.
43 내지 55의 활성 계수를 갖는 활성탄을 사용하는 또 다른 특징은 실시예 2과 실시예 4의 비교시 유의적으로 나타난다. 이들 실시예는 N2 퍼지를 사용하는 주위 온도에서의 CF4 회수가 달성될 수 있다는 것을 보여준다. 13X와 대비하여 43 내지 55의 CCl4 활성 계수를 갖는 활성탄을 사용하는 경우 퍼지 기체 내에는 탈착된 C2F6가 탈착되어 있지 않고, SF6가 실질적으로 거의 탈착되어 있지 않다.Another feature of using activated carbon having an activity coefficient of 43 to 55 is significant when comparing Example 2 to Example 4. These examples show that CF 4 recovery at ambient temperature using N 2 purge can be achieved. In the case of using activated carbon having a CCl 4 activity coefficient of 43 to 55 as compared with 13X, desorbed C 2 F 6 is not desorbed in the purge gas, and SF 6 is substantially desorbed.
또한, 실시예는 공급원료내 낮은 수준의 SF6의 존재가 실시예 1 또는 실시예 5에서 측정된 C2F6 용량에 악영향을 미치지도 않는다는 것을 보여준다.The examples also show that the presence of low levels of SF 6 in the feedstock does not adversely affect the C 2 F 6 doses measured in Example 1 or 5.
본 발명은 다수의 바람직한 실시양태에 의거하여 설명하였지만, 본 발명의 전체 영역은 하기 첨부한 특허청구범위에 속해야 한다. Although the invention has been described with reference to a number of preferred embodiments, the entire scope of the invention should fall within the scope of the appended claims.
본 발명은, CF4 함유 기체, 바람직하게는 F2와 탄소 간의 반응에 의해 생성된 CF4로부터 불순물로서 C2F6를 제거하기 위한 개선된 방법을 제공함으로써, 플루오로카본 불순물로 오염된 CF4 함유 기체 스트림으로부터 불순물을 제거할 수 있고, CF4의 비가역적 흡착으로 실질적인 손실량 없이 오염물 C2F6를 선택적으로 흡착할 수 있으며, 흡착 공정에서 긴 작동 시간을 제공할 수 있고, 그리고 CF4 생성물로부터 플루오로카본 불순물의 효과적인 제거를 달성할 수 있다.The present invention provides an improved process for removing C 2 F 6 as impurities from CF 4 containing gases, preferably CF 4 produced by the reaction between F 2 and carbon, thereby contaminating CF contaminated with fluorocarbon impurities. 4 contains may remove impurities from the gas stream, the CF 4 ratio can selectively adsorb the contaminant C 2 F 6 without substantial loss by irreversible adsorption, it is possible to provide a long operating time in the adsorption step, and CF 4 Effective removal of fluorocarbon impurities from the product can be achieved.
도 1은 활성탄(activated carbon) 상에서의 C2F6 흡착 대 그러한 활성탄 흡착제의 CCl4 활성에 관한 그래프이다.1 is a graph of C 2 F 6 adsorption on activated carbon versus CCl 4 activity of such activated carbon adsorbents.
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